A method for identifying ionizing sources of reionization focusing on hyperfine structures of H and He

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K03699
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 16010:Astronomy-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hasegawa Kenji 名古屋大学, 理学研究科, 特任助教 (20536627)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 宇宙再電離 / 輻射輸送 / 電波観測

Outline of Final Research Achievements

First I have developed a cosmological radiative transfer code by which the distributions of ionized hydrogen and helium depending on the spectrum type of ionizing sources can be solved. The simulation results show that the spatial correlation between HI and HeII strongly depends on the type of ionizing sources.
Furthermore we have developed a sub-grid model of the first stars for simulations of reionization.
In addition, we have put the most strong upper limit on the 21cm power spectrum during the epoch of reionization by observations with MWA.

Free Research Field

天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自身が開発したシミュレーションコードで得た結果は、将来の観測との直接比較によりこれまで決定的な証拠がなかった宇宙再電離の光源種別を判別できると期待している。またシミュレーション結果は多くの研究者と共有しており、すでに様々な宇宙再電離の観測との比較や今後の観測予言に用いられており今後もこの分野の研究に大きく貢献できると考えている。
MWAの観測で得た21cmパワースペクトルの上限は、すでにいくつかの再電離モデルを棄却しており、その意味で学術的意義は大きい。さらに今後の次世代電波望遠鏡での21cm線の直接検出へ向けた問題点の洗い出しができた点においても重要な役割を果たした。